Takn ve Heyelan Sempozyumu / 24-26 Ekim 2013, Trabzon - 265 - Doymam Granüler Zeminlerin S Heyelanlarnn Islatm- Band Teorilerine Genel Bir Bak ve Deneysel Karlatrma Yavuz AHN 1, sfendiyar EGEL 2 1 Ar-Gör, zmir Yük.Teknoloji Enst. naat Mühendislii Bölümü, Gülbahçe-Urla,zmir, 0(232)7506634, yavuzsahin@iyte.edu.tr 2 Doç.Dr.zmir Yük.Teknoloji Enst. naat Mühendislii Bölümü, Gülbahçe-Urla,zmir, 0(232)7506805, isfendiyaregeli@iyte.edu.tr ÖZET Bu çalmann amac; doymam granüler zeminlerdeki s heyelanlarn durayllk analizlerinde kullanlan Lumb, 1975 ile Pradel ve Raad, 1993 gibi slatma band teorilerinin geçerliliklerinin deneysel olarak tespiti amac ile laboratuvarda yamur suyunun 2 istikamatte (2-D) ve tek istikamette (1-D) akna olanak verecek ekilde gelitirdiimiz 2 adet deney düzenei(model) vastas ile deneyler, ölçümler yapmak ve elde ettiimiz deney neticelerini irdelemektir. Doymam zeminlerin matrik emmesi ile ev durayll arasndaki bant deneyler ile açklanmaya çallmtr. Deneylerde esasen Birletirilmi Zemin Snflandrma Sistemi ne göre olan SP ve CL-ML tiplerindeki 2 tip zemin türünde ve onlarn deiik karmlar kullanlmtr. Bunlardan 15 adet yaplan 2-D deneyleri için; 2x1,5x0,30 m(=h) ebatlarndaki ev düzenei kullanlrken, 32 adet yaplan 1-D deneyleri için; 40 cm uzunluk 20 cm çapl plexicam boru tipi deney düzenei kullanlmtr. Deneyler esnasnda önceki baz deneyler için 0,18 lt/sec/m2 lik yamurlama iddeti kullanlrken, daha sonra matrik emme etkisinin daha belirgin tayini için bu iddet azaltlm ve sonraki baz deneyler için 0,05 lt/sec/m2 lik yamur iddeti uygulanmtr. 15, 25, 35 eimli 2-D deney düzeneinde zemin numunesi farkl oranlarda sktrlarak, harcana 400 lt suyun nekadarnn infiltrasyona gittii, ne kadarnnyüzeysel su halinde akt tespit edilmitir. Bunun sonucunda skma miktar, zemin türü, ev eimi ve ölçüldü ise matrik emme deerlerine bal olarak durayllk, ölçülen ve gözlenen slatma band derinlkleri incelenmitir. Deney neticeleri göstermitirki; her 2 slatma band teorisinden hesaplanan sabit derinlikler, sabit kalmayp yamurlama miktarna, süresine ve zamana bal deimektedir. Gözlenen de o zaman içinde zemindeki herhangibir andaki durumdur. Dolays ile teori ile gözlemlenen slatma band derinlikleri arasndaki korelasyon çok düük bulunmu olup; teoriler, gözlenenin yaklak 2-40% arasnda deien deerlerini vermektedir. Gerçek slatma band derinliklerinin, teorilere göre, hem miktar hem de yaylma hz olarak daha büyük olduu görülmütür. Bu da matrik emmenin sabit kalmayp, zemindeki su ve hava miktar, doygunluk derecesi, boluk oran gibi deikenlere bal olarak hzla deitii, daha gerçekci slatma band derinliklerini hesaplayabilecek doru teorilerin gelitirilmesi veya üzerinde çallan 2 teorinin doru modifikasyonu için, içinde çok deikenlerin bulunduu daha çok test planlanmal ve yaplmaldr. Yaplan snrl saydaki deneylerin çeitlilii ve saylar, kullanlan 2 slatma-band teorisinin doru modifikasyonu için yeterli deildir. Anahtar Kelimeler: Doymam granüler zeminler, s heyelanlar, slatma-band teorileri, matrik emme basnc, tensiyometre.
- 266 - Takn ve Heyelan Sempozyumu / 24-26 Ekim 2013, Trabzon An Overview and Experimental Comparison of Shallow Landslides Wetting- Band Theories in Unsaturated Granular Soils ABSTRACT The purpose of this study is to experimentally check the validity of wetting-band teories, such as; Lump, 1975, Pradel and Raad, 1993 used in the slope stability analyses of shallow landslides in unsaturated granular soils through measurements done at the two numbers of experimental set-ups(models), being: 2-D (rainwater is allowed to flow in 2 dimensions or directions) and other 1-D (rainwater is allowed to flow only in 1 dimension or direction) developed at the laboratory and to arrive conclusions, after the experimental results are obtained. Relationship between unsaturated granular-soil slope stability or shallow landslide stability in such soils are tried to be experimentally observed and explained. In the experiments, basically 2 types of SP and CL-ML (per USCS) or their various mixtures are used. In the 2-D experiments, firstly 12 numbers of tests, then additional 3 numbers (making a total of 15 tests) of tests are performed. Size of 2-D test set s rectangular soil container is 2mx1.5mx0.3m(=h). For the 1-D experiments 32 numbers of tests are done using cylindrical plexiglass test set having dimensions of (internal diameter:0,2m; Length=0,4m; thickness=0.01m) is used. During the previous 12 numbers of 2-D tests done, rainfall intensity used was 0.18lt/sec/m2, but, during the latter 3 numbers of 2-D tests done, raifall intensity used is lowered as 0.05lt/sec/m2 to allow for matric suction measurements to be made. Other used variables are; 3 slope angles of 15, 25, 35, initial water contents/void ratios/degrees of saturation and applied degrees of compaction. Measurements were done about surface flowed water amount, infiltrated and seeped (seepage) water amounts, wettingband depths, matric suctions (in the last 3 2-D ve in all 1-D tests). Observed results are about the surface and slope stability status, wetting-band depths. In the analysis stage, experimental results are compared with the equational results of Lump, 1970 and Pradel- Raad, 1993 theories. Results have shown that, wetting-band depths change with time (do not stay contant even after rainfall stops). They variation also depend on rainfall intensity and its duration. Observation made is about any point of time. Test results show that, though timedependent, actually observed wetting-band depths are much higher in values and spread much faster than those predicted by theoretical formulas. In other words, theories grossly underestimate wetting-band depths. This results-in obtaining very low to low correlations, varying between about 2-40 %. Relationships between time dependent matric suctions and time dependent wetting-band should be further studied in-detail with more numbers of tests. These tests are not sufficient in variety and numbers to arrive any true modifiaction of studied 2 types of such theories. Key Words: Unsaturated granular soils, shallow landslides, wetting-band theories, matric suction, tensiometer. 1. Giri: Yamur suyunun ev stabilitesine etkisini inceleyen pekçok nümerik çalma ve analiz yaplmtr. (Haefeli, 1948; Brakensiek, 1977; Fredlund ve Rahardjo 1993; Pradel, D.ve Raad, G.1993; Fredlund vd. 1994; Alonso, vd., 1995; Cheng, 1997, Ng ve Shi, 1998; Ng vd., 1999; Fourier vd., 1999; Gasmo vd., 2000). Bu çalmalar ev açs, boluk suyu basnc, moloz tanmas ve yamur suyu iddetinin evin stabilitesine etkisini inceleyen zemin özelliklerini göz önüne alarak yaplm çalmalardr. Zemine szan su, boluk suyu basncn arttrarak zeminde gerilme deiimlerine sebep olur. Bu durum zeminde imeye yol açar. (Pierson, 1980; Premchitt vd., 1994; Wilson ve Dietrich, 1987; Iverson ve Major, 1986; Iverson, 2000; Lan vd., 2003; Chen, 1996 ve 1997; Du, 1991, Xie ve Xu, 1999; Li vd., 2001; Huang ve Lin, 2002). Islatma- band ve nem dalm, doymam zeminlerdeki, doygunluk profilinin meydana gelmesini salayan iki olaydr. Geçmite slatma-band derinlii ile ilgili ilk çalmay, Green ve Ampt (1911) gerçekletirmitir. Bu konu üzerine çalmalar, daha sonraki yllarda da devam etmitir. Örnein; Young, 1958; Lumb, 1962; Bouwer, 1966; Mein ve Farrel, 1974; Pradel ve Raad, 1993; Jury vd. 2003; Wang vd., 2003; Kim vd., 2006). Bu çalmalardan sadece 2 si laboratuvar ortamnda denenmek için ilginç bulunmutur. Lumb (1962) in teorik olarak önerdii slatma- band derinliini veren eitlik aadaki gibidir:
Takn ve Heyelan Sempozyumu / 24-26 Ekim 2013, Trabzon - 267 -. h k t s w (1) n S f S 0 Burada; h w : Islatma-band derinliini S 0 : Balangç doygunluk yüzdesi S f : Son doygunluk yüzdesi k s : Geçirimlilik katsays (cm/sn) t : Zaman (sn) Dier yandan, Pradel ve Raad (1993) ün önerdii eitlik, matrik emme basnc deerini kullanlmasn içine alr ve aada verilmitir: k lim I min z z w z S Tmin w Burada; k lim : Zemin geçirimlilik katsays (cm/sn) I min : Yamur iddeti (lt/sn/m 2 ) z w : Islatma-band derinlii S: Matric emme basnc (cbar) : Porozite T min : Yamurun süresi (dak.) w S z S ln S w (2) 2. Yöntem: 2.1 Islatma-Band Gözlemi için kullanlan 2-D Modeli: YTE Geoteknik laboratuvarnn içerisinde yamur suyu infiltrasyonunu gözlemleyebilmek için 2 boyutlu (2-D model) bir deney seti (Yapay ev Analizi Deney Düzenei) imal ettirilmitir. Diktörtgen eklindeki modelin 2 m boyu, 1,5 m genilii ve 40 cm yükseklii olup yaklak 20 kn (yaklak 2 ton) tama kapasitesine sahiptir. Dörtbir yan 8 mm kalnlndaki plexiglas ile çevrilmitir ve ayrca tabanda suyu geçirip ince malzemeyi geçirmeyen çok ince (#.200) elek telli aralklar ve dier yerlerde enaz 5 mm kalnlk ve 100 mm genilikteki metal eritler kullanlmtr. Bu ekilde tasarlanan bir 2-D deney düzenei sayesinde, yamurlama iddeti sabit tutulmu (0,18 lt/sec/m 2 olarak, tensiyometresiz ilk 12 deneyde veya 0,05 lt/sec/m 2 olarak, tensiyometreli son dier deneylerde) olarak verilen yamurlama sonrasnda u ölçümler yaplabilmitir: toplam verilen su miktar, üstten akan su miktar, zemine (infiltrasyon olarak) giren su miktar, zeminden (konteyner altna geçen (szan) su miktar, her 2 yanda oluan slatma bandnn zamanla ilerleyi boyu (effaf plexiglas yardm ile), kullanlan ev açsnda zeminin davran (heyelan/göçme oluup olumad) gözlemlenmitir (ekil 1). ekil 1. Yapay ev Analizi Deney Düzenei Genel Görünüm
- 268 - Takn ve Heyelan Sempozyumu / 24-26 Ekim 2013, Trabzon Yamurlama iddetine karar vermek ve ne kadar litre su harcandn hesaplamak için 800 litre hacminde metal tanktan su temin edilmektedir. Suyun çk deliklerine iletiminde 1 HP (075 Kw) gücüne sahip pompa kullanlmtr (ekil 2). ekil 2. Yamur Suyu Pompalama Düzenei Sprinkler çerçevesi 8 sra ve her srada 12 adet çk deliinden olumaktadr.(ekil 3). lk yaplan deneylerin amac, sabit yamurlama iddetinde (slatma-band ilerleyiini gözlemlemek ve teorilerini gözlemlerle karlatrmak ise de, sonra eklenen 2-D deneylerinin amac yamur suyunun granular zemin içerisinde ilerlemesini incelemek ve bu esnada negatif boluk suyu basnc deiimini ölçmektir. Bu yaparken farkl derinlik, yer ve ev eiminin etkisi incelenmektedir. Matrik emme basnc nn artmas ile boluk suyu basnc artar ve zeminin kayma gerilmesi direnci düer (efektif gerilme prensibi) ve böylece s heyelanlarda büyük yer deitirmeler ve ev göçmeleri gözlenir. Çalma içerisinde dier önemli gözlemlerden biri de yüzeyden su kaçdr. Yamur suyu zemin yüzeyine ulatnda; bir ksm zemin içerisinde ilerlerken bir ksm ise yüzeyden akp gitmektedir. ev eimi daha da dikletikçe yüzeyden akp giden su miktar artmakta ve bu durum yüzeyde daha büyük deformasyonlara sebep olmaktadr. Sistemden ne kadar suyun yüzeyden aktn hesaplayabilmek için suyun akna göre yamur suyu toplayclar ve onlar dereceli kovalara ileten borular ve deneylerde kullanlan parametrelere göre elde edilen miktarlar hakknda bilgi sahibi olunmutur (ekil 4). Tensiometre Boaltmborular Dereceli SuTank ÇIKIDELKLER ekil 3. Deneye Hazr Düzenek Görünümü ekil 4. Yamur Sular Toplama Düzenei
Takn ve Heyelan Sempozyumu / 24-26 Ekim 2013, Trabzon - 269-2.2 Deneysel Uygulamalar: 2.2.1 1-D deneyleri: Daha önce iki farkl zemin türü (SP ve CL-ML) ile yaplan 12 adet 25 cm yüksekliinde model üzerinde deneyler gerçekletirilmitir. Deneylerdeki parametreler ise öyledir; zemin younluu, zemin üzerine uygulanan vuru says, balangç su içerii ve zemin türüdür. Dier bir taraftan deney esnasnda ve sonrasnda gözlemlenen parametreler ise; yüzeyden akan su miktar, zemin içinde kalan (tutulan) su miktar, zeminden alta geçen (szan) su miktar, slatma-band derinliidir. Deneylerin, balangç ve son durumdaki parametre deiimleri, tablolar halinde aada verilmitir (Tablo 1, Tablo 2, Tablo 3). No Vuru Says Tablo 1. Yaplan 12 adet deneye ait genel bilgiler Bal.su içerii Wc Top.Su miktar (lt) Absorbe Edilen Su Miktar (lt) Szan Su Miktar (lt) 1 10 vuru 14 400 295,4 72 2 10 vuru 30 400 286,96 87,55 3 25 vuru 14 400 315,2 52,4 4 25 vuru 30 400 307 57 5 10 vuru 14 400 353 0 6 10 vuru 30 400 302 80 7 25 vuru 14 400 361 0 8 10 vuru 30 400 294,5 80,7 9 10 vuru 14 400 330 24 10 10 vuru 30 400 364 0 11 25 vuru 14 400 376 0 12 25 vuru 30 400 382 0 Deneylerde kullanlan zeminin arlklar; sktrma oranna bal olarak deimektedir. Arlklar 505 kg ile 562 kg arasndadr. Kohezyonsuz(granüler) zeminlerdeki s heyelanlarn ev kaymalar, çokca olarak ksa ya da uzun süreli, fakat her ikisinde de iddetli yalarda gözlemlenmektedir. Yamur sularnn zemin içerisindeki hareketiyle, tanecikler aras krlma ve gerilmelerde deimeler gözlemlenebilir. Tutarll salamak ve farkllklar asgariye indirmek için deiik model ev analizleri için yaplan 2-D deneyleri, ayn ya iddetindeki (0,18 lt/sn/m 2 ) ksa süreli 25 dak.(1500 sn) yamurlama uygulamas ile yaplmtr. Gözlemlenen (h göz ) ve hesaplanan (h hesap ) deerlerin karlatrlmas aadadr (ekil 5 ve Tablo 3). ekil 5. Islatma-Band (ortalama) derinlii gözlemi yaplmas
- 270 - Takn ve Heyelan Sempozyumu / 24-26 Ekim 2013, Trabzon No ev Açs Tablo 2. 12 adet deneye ait zemin balangç özellikleri Vuru Says Bal.Su çerii Zemin Arl (kn) Zemin Hacmi (m 3 ) Younluk (kn/m 3 ) 1 15 10 vuru 14 5,11 0,375 13,60 CL-ML 2 15 10 vuru 30 5,05 0,375 13,40 CL-ML 3 15 25 vuru 14 5,45 0,375 14,50 CL-ML 4 15 25 vuru 30 5,32 0,375 14,20 CL-ML 5 25 10 vuru 14 5,15 0,375 13,70 CL-ML 6 25 10 vuru 30 5,62 0,375 15,00 7 25 25 vuru 14 5,27 0,375 14,10 CL-ML 8* 15 10 vuru 30 5,52 0,375 14,70 Zemin Türü 90% (CL- ML)+10% (SP) 90%(CL- ML)+10%(SP) 9 35 10 vuru 14 5,22 0,375 13,90 CL-ML 10 35 10 vuru 30 5,18 0,375 13,80 CL-ML 11 35 25 vuru 14 5,41 0,375 14,40 CL-ML 12 35 25 vuru 30 5,17 0,375 13,80 CL-ML Tablo 3. Lumb denklemine ait teorik ve 2-D gözlemsel sonuçlarnn karlatrlmas Test No Wcf dry(max) (g/cm 3 ) ef Sf kf (cm/s) nf Wci Si hlumb hobser * 1 35 1,35 0,93 98 0,000045 0,48 14 46 0,27 25 2 38 1,31 0,99 100 0,000055 0,50 14 46 0,31 25 3 34 1,36 0,92 97 0,000044 0,48 14 46 0,27 19,4 4 33 1,38 0,89 97 0,000041 0,47 14 46 0,26 18,8 5 37 1,31 0,99 97 0,000055 0,50 14 46 0,32 25 6 34 1,36 0,92 97 0,000044 0,48 14 46 0,27 18,4 7 38 1,31 0,99 100 0,000055 0,50 50 95 3,35 25 8 37 1,31 0,99 97 0,000055 0,50 50 95 7,16 25 9 38 1,31 0,99 100 0,000055 0,50 50 95 3,35 25 10 39 1,29 1,00 99 0,000057 0,51 50 95 3,78 25 11 38 1,31 0,99 100 0,000055 0,50 50 95 3,35 17,6 12 37 1,31 0,99 97 0,000055 0,50 50 95 7,16 17,7 2.2.1.1 Pradel-Raad ve Lumb Denklemlerinin Matrik Emme Basnc girilirse hesab: Daha önceden 25 cm zemin derinlii için yaplm Lumb (1975) deneyi aratrmaclar tarafndan 30 cm zemin derinliinde 3 adet deney yaplarak teorilerin geçerlilii kontrol edilmitir. Ayrca Pradel ve Raad (1993) denklemini de 2-D boyutlu ortamda snamak için, matrik emmeyi ölçen tensiometreler kullanlmtr. 3 tabaka 10 ar cm kalnlklarda dökülen zemin profilinin her tabakasna 1 tane tensiometre yerletirilmitir. (5 cm, 15cm ve 25 cm derinliklerine) daha önce gerçekletirilen 12 adet deneyde tensiometre kullanlarak matrik emme hesaplanamad için Pradel ve Raad, 1993 denklemini bu 12 deneye uygulanamamtr. Ancak daha sonra yaplan ve içinde 30 cm yüksekliinde zemin bulunan 2-D boyutlu (3 adet) ve 1-D boyutlu (32 adet) deneylerde tensiometre kullanlmtr. Böylece her iki teorininde geçerliliini, bu çalma içerisinde denemek mümkün olmutur. Ancak, enson gerçekletirilen 2-D boyutlu deneylerdeki yamurlama iddeti, bir önceki 12 adet
Takn ve Heyelan Sempozyumu / 24-26 Ekim 2013, Trabzon - 271 - deneye göre (matrik emme deiiminin gözlemlenebilmesi için) daha az ve 0.05 lt/sn/m 2 olarak uygulanmtr. En son yaplan 2-D boyutlu 3 adet deneyin teorik ve gözlemsel karlatrma sonuçlar, aada verilmitir (Tablo 4). Tablo 4. 2-D deneylerinin balangç, sonuç deerleri ile gözlemsel verilerin karlatrlmas Test No Wcf drymax (g/cm 3 ) ef Sf kf (cm/s) nf Wci 1 34 1,34 0,89 98 0,0224 0,47 0,14 2 35 1,38 0,99 97 0,000044 0,50 0,14 3 33 1,35 0,92 97 0,000055 0,48 0,14 Si Emme (cbar) hp-r Tablo 4. (devam) hlump hgözlem Zemin Tipi 46 30 1,28 137,48 30 100%SP 46 62 0,55 0,26 14,4 100%CL-ML 46 54 0,56 0,34 23,3 50%SP+50%Cl-ML 2.2.2 1- D Deneyleri: 2 boyutlu deneylerden elde edilen gözlem ve hesaplanan deerler arasnda korelasyon zayf çkmtr. Teorileri farkl zemin türlerinde deneyebilmek ve hzl deneyler yapp sonuçlar alabilmek için, 1-D (1 boyutlu) deneyler gerçekletirilmitir. Bu deneylerden elde edilen neticelerden, yamurlama iddeti sabit tutularak (0,05 lt/sn/m2), zemin türü, zemin skl, balangç su içerii, balangç boluk oran, balangç doymuluk yüzdesi deikenleri incelenmitir. 2.2.2.1 1-D Deney Düzenei: 2.2.2.1.1 Plexiglass Silindir: Zemin plexiglass silindir 2 hazneden (silindirik hacmdan) müteekkildir. lk hacm, 40 cm yüksekliinde olup, taban çok ince çelik tellerle örülmütür (US # 200 = 0.074mm). kinci hacm altta olup szan su içindir ve 20 cm yüksekliindedir. Her iki silindirik parçann da çap 20 cm dir. Düzenein toplam boyu 60 cm ve plexiglass çeper kalnl 5 mm dir. nce eleklerden yalnzca suyun geçebilecei çok ince aralkl elek teli kullanlmtr. effaf plexiglass kullanlmasnn sebebi ise; yanlardan gözlem yaparak slatma band derinliklerini gözlemleyebilmek içindir (ekil 6). ekil 6 1-D Deney Düzenei
- 272 - Takn ve Heyelan Sempozyumu / 24-26 Ekim 2013, Trabzon 2.2.2.1.2 1-D deneylerdeki yamurlama düzenei: 3 cm çapl, 5 m uzunluundaki hortum yardmyla yapay yamurlama ilemi gerçekletirildi. Hortum balndan yamurlama iddeti ayarlanabilmektedir. 1-D Deneyleri esnasnda yamurlama iddeti sabit nemlenme ayarna getirilip; younluk alana göre oranlanarak 5,24x10-4 lt/sn/m 2 iddetinde ve ortalama 25 dakika süreyle yamurlama uygulamtr (ekil 7). ekil 7. Yapay Yamur Salayc 2.2.2.1.3 1-D ve 2-D deneylerde Matrik Emme Basnc ölçümleri (Tensiometreler): Bu çalmann amaçlarndan biri de negatif boluk suyu basncnn ev stabilitesine etkisini incelemektir. Zemin tanecikleri arasndaki menisküs kayma dayanmna etki etmektedir. Her zemin türü farkl matrik emme aralna sahiptir. Örnein; zemin içindeki kolloid miktarna göre matrik emme artar ya da azalr. Yamur esnasnda zeminin kayma dayanm; boluk suyu basncnn ve doymuluk yüzdesinin artmasna bal olarak azalmaktadr. Matrik emmeyi hesaplayan pek çok yöntem vardr. YTE deki hem 2-D, hem de 1-D deneylerinde, matrik emme basncn ölçmek için sadece seramik balkl tensiometreler kullanlmtr (ekil 8). Üç adet tensiometre, dikey istikamette 10 ar cm aralklarla 1-D deney düzeneine yerletirilmitir. Tensiometreler 3 ksmdan olumaktadrlar. lk ksm, saf su ile doldurulan hazne; ikinci ksm, tensiometre gövdesi olan yerdir. Bu yerde önemli olan, gövde içerisinde sudaki havasnn alnmasdr. Son ksm ise, en önemli olan bölüm olan seramik balktr. Seramik balktan su geçebilir, ancak hava geçmesi için, hattaki suyun negatif basncnn (matrik emme), kullanlan bu tür seramik in hava giri basncnn üstünde negatif basnca ulamas gerekir. Hattaki negatif su basnc bunun altnda ise, seramik e hava girmez, matrik emme basnc okumalar da doruluunu kaybetmemi olur (ekil 8, ekil 9). ekil 8 Matrik emme basnc için 1-D ve 2-D(son) da kullanlan Tensiometreler (Model:T5-2100F)
Takn ve Heyelan Sempozyumu / 24-26 Ekim 2013, Trabzon - 273 - ekil 9 1-D deney düzeneine tensiometrelerin yerletirilmesi 2.2.2.2 1-D Deneylerinin Dier Detaylar: Bu çalmada 2 tür zemin kullanlmtr. SP (uniform kum) ve CL-ML (Siltli-Killi) dir. Yamurlama iddeti 2-boyutlu düzenekteki gibi 0,05 lt/sn/m 2 dir ve bu 1-boyutlu deney düzeneinin yüzey alanna göre oranlanmtr.(5,24x10-4 lt/sec/m 2 ). 100% SP zemin örneinden balayarak bir sonraki her deneyde 5% arttrarak 50% SP+50% CL-ML ye kadar 32 adet deney yaplmtr. Herbir 1-D deneyinde, zemin derinlikçe her 10 cm.de bir tabaka (toplam 3 tabaka olarak) yerletirilip 2 kg lk arlk yardmyla, (5, 10, 20 vuru/tabaka yüzeyi) halinde sktrma ilemi uygulanmtr. (ekil 10). ekil 10 Zeminin sktrmasnda kullanlan 2 kg arlk. 2 farkl zemin (SP ve CL-ML) farkl oranlarda kartrlmtr. Her deneyde kullanlan zemin numunesinin negatif boluk suyu basnc deerleri farkldr. 32 adet deneyin balangç su muhtevas 1-3% arasnda deimektedir. Bu deneylerin tamamlanmas 3 aylk bir süre almtr. 2.3.1 1-D deney neticelerinin teorik neticelerle karlatrlmas: Toplamda 1-boyutlu (1-D) 32 adet deneyin Pradel ve Raad (1993) ve Lumb (1975) teorilerine göre slatma-band derinlikleri hesaplanm ve gözlemsel deerler ile karlatrlmas yaplmtr. Bunlarn ayrntl karlatrmas Tablo 5 de verilmitir.
- 274 - Takn ve Heyelan Sempozyumu / 24-26 Ekim 2013, Trabzon Tablo 5 1-D deneylerde teorik deerler ile gözlemsel verilerin karlatrlmas Test No Wcf kurumax (g/cm 3 ) Vuru Says (2kg/10cm) Sf kf (cm/sn) Wci hp-r hgözlm. hlumb Zemin Cinsi 1 34 1,35 Gevek 98 0,0224 1 1,58 30 201,9 100%SP 2 36 1,34 5 vuru 98 0,0226 1,2 1,65 30 184,6 100%SP 3 38 1,35 10 vuru 99 0,0224 1,0 1,88 30 201,9 100%SP 4 34 1,33 20 vuru 97 0,0224 1,1 2,20 30 212,52 100%SP 5 37 1,35 Gevek 98 0,0202 1,3 2,31 30 161,85 10%CL-ML+90%SP 6 35 1,34 5 vuru 98 0,0201 1,1 1,46 30 165,66 10%CL-ML+90%SP 7 33 1,34 10 vuru 99 0,0221 1,0 1,95 30 193,18 10%CL-ML+90%SP 8 38 1,36 20 vuru 98 0,0237 1,0 1,99 30 209,61 10%CL-ML+90%SP 9 37 1,33 Gevek 98 0,0189 1,2 1,44 30 155,77 20%CL-ML+80%SP 10 35 1,34 5 vuru 97 0,0182 1,3 2,29 30 148,69 20%CL-ML+80%SP 11 34 1,36 10 vuru 99 0,0197 1,2 1,89 30 168,95 20%CL-ML+80%SP 12 37 1,32 20 vuru 98 0,0211 1,0 1,93 30 190,20 20%CL-ML+80%SP 13 34 1,37 Gevek 97 0,0157 1,1 2 30 124,80 30%CL-ML+70%SP 14 33 1,38 5 vuru 98 0,0160 1,0 1,29 30 127,19 30%CL-ML+70%SP 15 35 1,35 10 vuru 97 0,0173 1,0 1,45 30 145,38 30%CL-ML+70%SP 16 38 1,37 20 vuru 98 0,0184 1,1 1,97 30 156,11 30%CL-ML+70%SP 17 36 1,36 Gevek 99 0,0135 1,2 1,24 30 97,97 40%CL-ML+60%SP 18 33 1,37 5 vuru 98 0,0137 1,1 1,73 30 106,81 40%CL-ML+60%SP 19 34 1,38 10 vuru 0,97 0,0148 1,0 1,87 30 116,35 40%CL-ML+60%SP 20 37 1,37 20 vuru 0,97 0,0158 1,1 1,51 30 135,43 40%CL-ML+60%SP 21 35 1,33 Gevek 0,99 0,0112 1,2 1,01 30 79,77 50%CL-ML+50%SP 22 38 1,35 5 vuru 0,98 0,0114 1,3 1,03 30 86,54 50%CL-ML+50%SP 23 34 1,34 10 vuru 0,97 0,0124 1,0 1,18 30 98,57 50%CL-ML+50%SP 24 33 1,34 20 vuru 0,99 0,0132 1,2 1,46 30 108,79 50%CL-ML+50%SP 25 37 1,36 Gevek 0,99 0,0213 1,2 2,03 30 172,24 5%CL-ML+95%SP 26 38 1,37 5 vuru 0,99 0,0217 1,3 1,57 30 182,66 5%CL-ML+95%SP 27 39 1,37 10 vuru 0,99 0,0240 1,2 1,97 30 212,26 5%CL-ML+95%SP 28 38 1,38 20 vuru 0,98 0,0250 1,1 2,19 30 228,24 5%CL-ML+95%SP 29 37 1,32 Gevek 0,97 0,0168 1,3 1,54 30 134,62 25%CL-ML+75%SP 30 35 1,31 5 vuru 0,98 0,0171 1,2 1,70 30 143,70 25%CL-ML+75%SP 31 38 1,31 10 vuru 0,97 0,0185 1,0 2,05 30 160,03 25%CL-ML+75%SP 32 34 1,32 20 vuru 0,98 0,0197 1,0 2,56 30 177,58 25%CL-ML+75%SP <Not:PradelveRaad(1993)denklemindeyeralank f,n f,özgülarlkves i hesaplanmtr.> 3. Sonuçlar ve Öneriler: Daha önceden gerçekletirilmi olan 2-boyutlu 12 adet deneye ilave olarak Lumb (1975) denkleminin slatma band teorisini kontrol amaçl 3 adet deney daha yaplmtr. Yaplan ilk 12 adet deneyden elde edilen sonuçlar göstermitirki; teorik hesaplamalar, yaplan
Takn ve Heyelan Sempozyumu / 24-26 Ekim 2013, Trabzon - 275 - gözlemlerin az seviyedeki (1,08% ile 40,5% seviyelei arasnda deien) oran olmutur (Tablo 3). lk 12 deneyde yüksek yamurlama iddeti uyguland ve tensiyometreler kullanlmad için, matrik emme basnc deerleri ölçülememi ve dolays ile Pradel ve Raad (1993) teorik neticeleri bulunamamtr. lave yaplan 3 adet 2-D deneyde, yamurlama iddeti azaltlm (0.05 lt/sn/m 2 ), tensiyometreler kullanlarak matrik emme basnc deerleri ölçülmü ve Pradel ve Raad (1993) ve Lumb (1975) teorik denklemlerinden elde edilen sonuçlar ile gözlemlenen slatma-band derinlikleri karlatrlmtr.(tablo 4). Yine gözlemlene sonuçlar, teorik sonuçlarada çok daha fazla veya teorik sonuçlarn gözlenen sonuçlara göre deiimi 2,4%-4,3% aralnda olmutur. Dier yandan 1-D deneylerinde gözlemlenen slatma band kalnlklar ile Pradel ve Raad (1993) ve Lumb (1975) teorilerinin sonuçlarnn karlatrmas Tablo 5 de verilmitir. Sonuçlar yukarda bahsedilen 2-D sonuçlarn teyit eder mahiyettedir. 1-D deneylerinde gözlemlenen slatma-band derinlikleri, teorik sonuçlarn çok fazlas veya teorik sonuçlarn gözlenen sonuçlara göre deiimi 3,37%-8,53% aralnda olmutur. Bu teorilerin modifikasyona ihtiyaçlar olduunu göstermektedir. Ancak teorilerin doru modifiye edilebilmesi için, ileride daha çok ve detayl çalmalar ve deneylerin tekrar yaplmasna ihtiyaç vardr. Yaplan deneyler, granüler zeminlerdeki s heyelanlarn mekanizmasnn anlalmasnda sadece bir balangç olup, say ve nitelikleri itibariyle, bahsedilen 2 teorinin modifikasyonu için yeterli deildir. Teekkür: Yazarlar bu çalmay; Tübitak T 1001 (# 109M635) projesinden salanan mali destekle YTE+ODTÜ ekip çalmas eklinde yaptklarndan, önce Tübitak a verdii mali destekten dolay ve projede çalan bata Yrd. Doç.Dr. Nejan Huvaj Sarhan a, Dr. Kartal Toker e ve projede emei geçen tüm ekip çalanlarna katklarndan dolay teekkürü borç bilirler. Kaynaklar: Alonso, E., Gens, A., Lloret, A. & Delahaye, C. (1995). Effect of rain infiltration on the stability of slopes. Proc. Ist Int. Conf. on Unsaturated Soils, UNSAT 95, Paris, pp. 241-249. Brankensiek, D. L., (1977). Parameter estimation of the Green and Ampt Infiltration Equation, Water Resources Research, pp 1009-1012. Chen, S. Y. (1996). Relationship between stress-strain model of soils and growing process of landslides. Rock and soil mechanics (in Chinese) 17(39), 21-26. Cheng, P.F.K. (1997). Soil infiltration prediction and its significance in slope stability. In Proceedings of the 3 rd Asian Young Geotechnical Engineers Conference, Signapore. Edited by T.S. Tan, S.H. Chew, K.K. Phoon, and T.G. Ng. Photoplates Pt. Ltd., Signapore. pp. 661-669. Du, R. H. (1991). Study of landslide and debris flow at Three Gorges Reservoir Area, Yangtze River. Chengdu. Sichuan Press of Science and Technology (in Chinese) 1991, 33-36. Fredlund, D. G., and Rahardjo, H. (1993). Soil mechanics for unsaturated soil mechanics. Wiley Inter Science, New York. Fredlund, D. G., and Xing, A. (1994). Equation for the Soil-Water Characteristic Curve. Canadian Geotechnical Journal. 31: 521-532. Fourier, A. B., Rowe, D. and Blight, G. E. (1999). The effect of infiltration on the stability of the slopes of a dry ash dump. Geotechnique, 49(1), 1-13. Gasmo, J. M., Rahardjo, H., Leong, E. C. (2000). Infiltration effects on stability of a residual soil slope. Computers and Geotechnics, 26, 145-165. Green, W. H. and Ampt, G. A. (1911). Studies on Soil Physics I. The Flow of Air and Water through Soils. Journal of Agricultural Research. 4: 1-24. Haefeli, R., (1948). The stability of slopes acted upon by parallel seepage, Proc. Int. Conf. Soil Mech. Found. Eng., 1, 57-62.
- 276 - Takn ve Heyelan Sempozyumu / 24-26 Ekim 2013, Trabzon Huang, L. J. and Lin, X. S. (2002). Study on landslide related to rainfall. Journal of Xiangtan Normal University (in Chinese, Natural Science Edition) 24, 55-62. Lumb, P. B. (1975). Slope Failures in Hong Kong. Quarterly Journal of Eng. Geol., Geological Society of London, 8: 31-65, UK. Pierson, T. C. (1980). Piezometric response to rainstorms in forested hillslope drainage depressions. Journal of Hydrology (New Zealand) 19,1-10. Pradel, D., and Raad, G. (1993). Effect of Permeability on Surficial Stability of Homogeneous Slopes. Geotechnical Engineering. 119, No. 2, 3 15-332. Pulat, H., F. (2009). An experimental and analytical study of various soil slopes in laboratory conditions. zmir Institute of Technology, MSc. Thesis. Wang, Z., Tuli, A. and Jury, W. A. (2003). Unstable Flow during Redistribution in Homogeneous Soil. Vadose Zone Journal. 2: 52-60. Xie, S. Y. and Xu, W. Y. (1999). Mechanism of landslide induced precipitation. J. Wuhan Univ, of Hydr. and Elec. Eng. (in Chinese) 32(1), 21-23.